JPH10265845A - 冷間加工性に優れた熱延合金鋼板の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 冷間加工性に優れた熱延合金鋼板の製造方法
を提供する。 【解決手段】 重量％で、Ｃ：0.20〜0.50％、Cr：0.80
〜1.50％、Mo：0.15〜0.30％、Al：0.001 〜0.050 ％を
含む鋼素材に仕上圧延温度が900 〜1000℃の温度範囲と
なる熱間仕上圧延を施したのち、制御冷却して500 〜55
0 ℃で巻き取り、保持徐冷しベイナイト組織としたの
ち、ついで、Ac₁ 点直下の温度で球状化焼鈍を施す。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、冷間加工性の良好
な熱延合金鋼板の製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】熱延合金鋼板は、素材スラブを非酸化性
雰囲気の加熱炉に装入し、通常1100〜1400℃で数時間に
わたり加熱し、粗および仕上熱間圧延により所定の寸法
の鋼板・鋼帯とするが、熱延後放冷のままでは、組織は
パーライトとなりやすく、機械的性質、加工性が劣る。
機械的性質・加工性向上のため、熱延合金鋼板には炭化
物を球状化する球状化処理が施されている。

【０００３】炭化物の球状化処理としては、Ac₁ 点以上
の温度に加熱したのち、徐冷する（徐冷法）、Ac₁
点直下で等温保持する（等温保持法）、Ac₁ 点を境に
繰り返し加熱冷却する（繰り返し法）方法がある。 し
かしながら、セメンタイト形成元素であるCr、Mo等の合
金元素を多量に含む合金鋼では、炭化物の球状化速度が
遅く、数十時間球状化焼鈍を施しても片状炭化物が残留
するため冷間加工性を十分に向上させることが困難であ
った。

【０００４】Crを含有する鋼材の炭化物の球状化を促進
させる方法として、例えば、特公昭59-35410号公報に
は、熱間仕上圧延後550 ℃〜Ｍ_S 点の温度範囲に急冷し
中間段階組織として、650 〜A₁変態点の温度範囲で焼鈍
する冷間加工性の良い鋼材の製造方法が提案されてい
る。しかし、上記した方法では、鋼板とした場合に必要
な冷間加工性が不十分であり問題を残していた。

【０００５】従来、冷間加工性が特に要求される用途に
は熱延鋼板に冷間圧延・再結晶焼鈍を施した冷延鋼板が
通常使用されているが、性能的には高い性能を有してい
るが、複雑な工程を必要とし、工程が長くコスト高とな
るという問題があった。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】このようなことから、
冷間圧延鋼板に代わる安価な鋼板として、冷間加工性に
優れた熱延合金鋼板が要望されていた。本発明は、上記
した状況に鑑み、冷間加工性に優れた熱延合金鋼板の製
造方法を提供することを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明者らは、熱延合金
鋼板の冷間加工性を向上させるために鋭意検討した結
果、冷間加工性を支配する因子としてフェライト粒度、
炭化物の球状化率が重要な因子であり、鋼組成を適正範
囲に調整して組織をベイナイト組織とすること、熱間圧
延仕上温度、巻き取り温度を適正範囲内とすることを球
状化焼鈍と組み合わせることにより冷間加工性が著しく
向上するという知見を得た。

【０００８】本発明は、上記した知見をもとに構成した
ものである。すなわち、本発明は、重量％で、Ｃ：0.20
〜0.50％、Si：0.5 ％以下、Mn：1.0 ％以下、Ｐ：0.01
％以下、Ｓ：0.01％以下、Cr：0.80〜1.50％、Mo：0.15
〜0.30％、Al：0.001 〜0.050 ％、Ca：0.0010〜0.0060
％を含み、残部Feおよび不可避的不純物からなる鋼素材
を加熱し、仕上圧延温度が900 〜1000℃の温度範囲とな
る熱間仕上圧延を施したのち、直ちに制御冷却して550
〜500 ℃で巻き取り、その後所定時間その温度で保熱し
たのち徐冷し、ベイナイト組織とし、ついで、Ac₁ 点直
下の温度で短時間球状化焼鈍を施すことを特徴とするセ
メンタイトの球状化率が80％以上で、フェライト結晶粒
度番号が10番以上の微細組織を有する冷間加工性に優れ
た熱延合金鋼板の製造方法である。

【０００９】

【発明の実施の形態】本発明鋼板の化学組成の限定理由
について説明する。 Ｃ：0.20〜0.50％ Ｃは、鋼の強度を増加する元素であり、強度を確保する
目的で添加するが、Ｃ量が多くなると強度は増加するが
冷間加工性が劣化する。このため、球状化焼鈍が施され
る。Ｃ含有量が0.20％未満では、冷間加工性の劣化が少
なく球状化焼鈍を必要としない。しかし、0.50％を超え
ると、強度が増大し冷間加工用としては用いられなくな
る。このため、本発明では、Ｃを0.20〜0.50％の範囲に
限定した。

【００１０】Si：0.5 ％以下 Siは、鋼中に固溶して鋼の強度を増加させるが、0.5 ％
を超えると冷間加工性を害するため、Siは0.5 ％以下と
した。 Mn：1.0 ％以下 Mnは、鋼中に固溶して鋼の強度を増加させる。1.0 ％以
上では冷間加工性に有害となるから上限とした。

【００１１】Ｐ：0.01％以下 Ｐは、鋼中に固溶して鋼の強度を増加させ、あるいは粒
界に偏析して、冷間加工性に悪影響を及ぼす元素であ
り、できるだけ低減するのが好ましい。しかし、0.01％
までは許容できるため、Ｐは0.01％以下に限定した。 Ｓ：0.01％以下 Ｓは、非金属介在物として鋼中に存在し、冷間加工性に
悪影響を及ぼすためできるだけ低減する。しかし、0.01
％までは許容できるため、Ｓは0.01％以下に限定した。

【００１２】Cr：0.80〜1.50％ Crは、鋼中に固溶して鋼の強度を増加させ、また焼入れ
性を向上させる元素であり、さらに炭化物形成する元素
であり、フェライト−パーライト変態を遅らせ、熱延後
の冷却でベイナイト組織を得るためおよび耐摩耗性を向
上させるために積極的に添加する。0.80％未満では、フ
ェライト−パーライト変態の遅滞が少なく、熱延後の冷
却でベイナイト組織を得るのが困難となる。一方、1.50
％を超えると変形抵抗の増加を招き、冷間加工性が劣化
するとともに、経済的に高価となる。このため、Crは0.
80〜1.50％の範囲に限定した。

【００１３】Mo：0.15〜0.30％ Moは、炭化物を形成する元素であり、また焼入れ性を向
上させる元素で、焼入れ性および耐摩耗性向上のために
本発明では積極的に添加する。しかし、0.15％未満で
は、焼入れ性および耐摩耗性の向上が不十分であり、0.
30％を超えると冷間加工性が劣化する。このため、Moは
0.15〜0.30％に限定した。

【００１４】Al：0.001 〜0.050 ％ Alは、脱酸剤とし作用するが、鋼中のＮと結合しオース
テナイト結晶粒度の粗大化を抑制する。オーステナイト
粒の粗大化抑制のためには0.001 ％以上の添加を必要と
するが、0.050 ％を超えると冷間加工性が劣化する。こ
のため、Alは0.001 〜0.050 ％の範囲に限定した。

【００１５】Ca：0.0010〜0.0060％ Caは、介在物を球状化するのに有効な元素であり、その
ためには0.0010％以上の添加を必要とし、一方、0.0060
％を超えると清浄性が劣化するため、Caは0.0010〜0.00
60％の範囲とした。残部はFeと不可避的不純物からな
る。

【００１６】上記した組成の鋼は、転炉、電気炉等で溶
製され、脱ガス、取鍋精錬等の処理を施されるのが好ま
しい。本発明の鋼の溶製方法はとくに限定する必要はな
く、通常公知の溶製方法が好適に用いられる。また、上
記した組成の鋼は溶製後、連続鋳造法、造塊法により鋼
素材とされる。鋼素材は、好ましくは1050〜1200℃に加
熱される。1050℃未満では、熱間圧延が困難となり、ま
た1200℃を超えるとオーステナイト粒が粗大化するう
え、鋼素材表面のスケール生成が著しくなり、表面性状
が劣化する。

【００１７】加熱された鋼素材は、粗および仕上熱間圧
延を施され所定の寸法の鋼板・鋼帯とされる。仕上熱間
圧延は、仕上圧延温度を900 〜1000℃の温度範囲とする
熱間加工を行う。仕上圧延温度が900 ℃未満では、微細
なフェライト粒が形成され、組織がフェライト＋パーラ
イト組織となりやすく、短時間の球状化焼鈍では炭化物
が球状化しにくい。また、赤スケールという難剥離性ス
ケールが形成されデスケーリング性が劣化する。一方、
仕上圧延温度が1000℃を超えると、その後の冷却工程
で、均一なベイナイト組織となりにくく、球状化焼鈍後
のフェライト粒が不均一となり冷間加工性が劣化する。

【００１８】仕上圧延温度が900 〜1000℃の温度範囲と
なる熱間仕上圧延を施したのち、直ちに制御冷却して55
0 〜500 ℃で巻き取り、その温度で所定時間保熱したの
ち徐冷する。この処理により組織はベイナイト組織を主
とした組織となる。所定時間は２〜３hrが好ましい。熱
間仕上圧延終了後、鋼板は直ちに制御冷却を施され、55
0 〜500 ℃の温度範囲まで冷却される。冷却速度はとく
に限定しないが、３℃/sec以上の制御冷却速度とするの
が好ましい。

【００１９】鋼板の巻き取り温度は500 ℃以上550 ℃以
下とするのが好ましい。500 ℃未満では鋼板の硬さが高
くなり巻き取りが困難となる。550 ℃を超えると、フェ
ライト＋パーライト変態が生じやすく、微細で均一なベ
イナイト組織とならない。制御冷却中あるいは巻き取り
後コイルはその温度で所定時間保熱されたのち徐冷させ
ることにより鋼板の組織は均一なベイナイトを主とする
組織となる。

【００２０】ついで、鋼板は球状化焼鈍を施される。球
状化焼鈍は、Ac₁ 点直下好ましくはAc₁ 点以下Ac₁ 点−
15℃以上の温度で行う。Ac₁ 点を超えると、一部がオー
ステナイト化され、炭化物の一部が再固溶される。オー
ステナイトはその後の冷却によりフェライト+ パーライ
トに変態し冷間加工性が劣化する。焼鈍温度がAc₁ 点−
15℃未満では、球状化が不十分で冷間加工性の向上が少
ない。本発明では、10hr以下の短時間球状化焼鈍で十分
に球状化する。

【００２１】熱間仕上圧延温度を900 〜1000℃の範囲と
し、その後の冷却工程でベイナイト変態を促進させ、組
織を微細均一なベイナイト組織とし、さらにAc₁ 点直下
の温度での球状化焼鈍を施すことにより、フェライト粒
度番号10番以上の微細フェライトと球状化率80％以上の
炭化物が分散した組織とすることができる。フェライト
粒度番号が10番未満では、冷間加工性が劣化する。ま
た、炭化物の球状化率が80％未満では、冷間加工性が劣
化する。

【００２２】フェライト粒度番号10番以上の微細フェラ
イトと球状化率80％以上の炭化物が分散した組織とする
ことにより、冷間加工性が著しく向上し、磨き冷延鋼板
なみの優れた冷間加工性を有する熱間圧延材とすること
ができる。本発明においては、フェライト粒度とはJIS
G0552 に準拠して測定された粒度をいう。また、走査型
電子顕微鏡を用いて5000倍で観察して10視野以上で炭化
物数を測定し、その炭化物のうち、長径と短径の比が２
以下の炭化物の数を求め、全炭化物数に占める割合
（％）を計算し、球状化率とした。

【００２３】

【実施例】表１に示す組成の鋼を転炉で溶製し、連続鋳
造法でスラブとした。これらスラブを1150℃に加熱した
のち、表２に示す熱延・制御冷却条件で５mm厚の熱延板
としコイルに巻き取り、その後その温度で３hr保持し徐
冷した。ついで、バッチ炉で表２に示す球状化焼鈍を施
し、製品板とした。

【００２４】製品板について、フェライト結晶粒度、炭
化物の球状化率を調査した。また、２mmV 切欠付き引張
試験を行い切欠き伸びを求めた。なお、切欠き伸びは冷
間曲げ加工性とよい相関を有している。切欠き伸びが26
％以下では冷間加工性は不良となる。なお、従来例（試
験No.6）として、表１に示す組成の鋼を熱延−冷延−再
結晶焼鈍を施して得られた冷延特殊鋼板についても冷間
加工性を調査した。

【００２５】結果を表２に示す。

【００２６】

【表１】

【００２７】

【表２】

【００２８】表２から、本発明範囲の本発明例は、切欠
き伸びが28〜29％と高く、優れた冷間加工性を有してい
ることがわかる。本発明鋼板は、従来例（No.6、冷延特
殊鋼板）と同等の冷間加工性を有している。一方、本発
明の範囲を外れるNo.3〜No.5は、切欠き伸びが16〜23と
低く、冷間加工性が低下している。No.5は球状化焼鈍温
度が本発明の範囲より高く、No.3、No.4は熱間仕上圧延
温度が本発明の範囲より低く、巻き取り温度が本発明の
範囲より高いため、炭化物の球状化が不十分となり切欠
き伸びが低い。

【００２９】

【発明の効果】本発明によれば、磨き冷延鋼板と同等の
冷間加工性を有する冷間加工性に優れた熱延合金鋼板が
容易に製造でき、経済的に安価な鋼板を提供できるとい
う産業上格別の効果を生じる。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 重量％で、Ｃ：0.20〜0.50％、Si：0.5
   ％以下、Mn：1.0 ％以下、Ｐ：0.01％以下、Ｓ：0.01％
   以下、Cr：0.80〜1.50％、Mo：0.15〜0.30％、Al：0.00
   1 〜0.050 ％、Ca：0.0010〜0.0060％を含み、残部Feお
   よび不可避的不純物からなる鋼素材を加熱し、仕上圧延
   温度が900 〜1000℃の温度範囲となる熱間仕上圧延を施
   したのち、直ちに制御冷却して550 〜500 ℃で巻き取
   り、その後所定時間その温度で保熱したのち徐冷し、つ
   いで、Ac₁ 点直下の温度で短時間球状化焼鈍を施すこと
   を特徴とする冷間加工性に優れた熱延合金鋼板の製造方
   法。